本发明专利技术公开了焦炉煤气制燃料电池氢气和管道天然气的产能调节工艺，该工艺包括从压缩、预处理单元(X1)或变换单元(X2)接出以脱除焦炉煤气中重组分杂质的变温吸附单元(X3)，从变温吸附单元(X3)接出以脱除焦炉煤气中无机硫和有机硫的精脱硫单元(X4)等等。本发明专利技术经压缩、预处理后的焦炉煤气经可旁通变换、变温吸附、精脱硫后，一部分去变压吸附分离得到满足质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气，另一部分与加压后的变压吸附解吸气混合，经甲烷化合成得到管道天然气，通过设置变换旁通管道、改变变温吸附再生气来源、调节去甲烷化解吸气流量，使焦炉煤气中的氢、碳有效组分充分利用，实现燃料电池氢气和管道天然气产能的灵活调节。现燃料电池氢气和管道天然气产能的灵活调节。现燃料电池氢气和管道天然气产能的灵活调节。
【技术实现步骤摘要】
焦炉煤气制燃料电池氢气和管道天然气的产能调节工艺
[0001]本专利技术属于新能源制备
，具体为焦炉煤气制燃料电池氢气和管道天然气的产能调节工艺。
技术介绍
[0002]近年来，随着世界对环境保护的日益重视，以化石燃料为主的能源系统逐渐转变为化石燃料、可再生能源、核能等多元化结构，全球的能源结构在向含碳量越来越低的方向发展。氢气不含碳，是一种洁净能源。氢燃料电池行业作为目前新能源发展的方向之一，由于其环保、低温性能好、续航里程长、加注时间短等诸多优势，逐渐被市场接受。
[0003]数据显示，我国由煤、天然气、石油等化石能源做原料生产氢气的装置超过70％，此类工业原料制氢碳排放量较高，制氢成本在10～20元/kg；而工业副产气制氢，规模化的制氢成本只有8～14元/kg。因此，利用工业副产气制氢在节能减碳及经济效益上均具有较大的优势。
[0004]焦炉煤气是以煤为原料生产焦炭过程中副产的含氢气、一氧化碳、二氧化碳等有效组分，以及苯、氨、硫等杂质的煤气。焦炉煤气主要成分为氢气(55％～60％)和甲烷(23％～27％)，另外还含有少量的一氧化碳(5％～8％)、C2及以上不饱和烃(～2％)、二氧化碳(1.5％～3％)、氧气(0.3％～0.8％))、氮气(3％～7％)。从上述组成可以看出，焦炉煤气是一种优质的制氢原料气，其中的一氧化碳、二氧化碳也可通过加氢转化为甲烷，分离得到天然气产品。因此，利用焦炉煤气制燃料电池氢气，同时分离得到管道天然气，能最大限度的利用焦炉煤气中的有效组分。
[0005]焦炉煤气制燃料电池氢气的另一个问题是市场需求的不确定性。目前，鲜有城市能做到燃料电池氢气产业高度聚集、应用推广上规模、供应低成本协同发展。工业发达地区制燃料电池氢占据一定发展优势的同时，也面临着氢燃料电池车数量偏少的尴尬境地，导致氢能无法全额消纳，这时就需要降低燃料电池氢气的产能。
技术实现思路
[0006]本专利技术针对现有技术的不足，提供一种焦炉煤气制燃料电池氢气和管道天然气的产能调节工艺。在该装置中，通过设置变换旁通管道、改变变温吸附再生气来源、调节去甲烷化解吸气流量，使焦炉煤气中的氢、碳有效组分充分利用，在燃料电池氢需求不足时，提高管道天然气产能，保证经济效益。
[0007]为实现以上专利技术目的，本专利技术的具体技术方案为：
[0008]焦炉煤气制燃料电池氢气和管道天然气的产能调节工艺，该装置包括：
[0009]压缩、预处理单元连接或不连接变换单元后进入变温吸附单元；从压缩、预处理单元或变换单元接出以脱除焦炉煤气中重组分杂质的变温吸附单元，从变温吸附单元接出以脱除焦炉煤气中无机硫和有机硫的精脱硫单元，从精脱硫单元接出以制取燃料电池氢气的变压吸附单元，从变压吸附单元接出以对解吸气进行增压的解吸气压缩单元，以及从解吸
气压缩单元接出和精净化气输气管气体混合后接至以将一氧化碳和二氧化碳转化为甲烷的甲烷化、干燥单元。焦炉煤气输送管接入压缩、预处理单元，第三解吸气输送管上连接有燃料气外输管，变压吸附单元连接有燃料电池氢气外输管，甲烷化、干燥单元连接有管道天然气外输管。
[0010]进一步的，根据情况选择是否在压缩、预处理单元与变温吸附单元之间设置变换单元；当设置有变换单元时，变换单元的进气口和出气口均连接有预净化气旁通管，变换单元将一氧化碳转化为氢气和二氧化碳。
[0011]进一步地，压缩、预处理单元和变温吸附单元之间连有预净化气输送管，第一预净化气旁通管起点连接至预净化气输送管气流始端，第二预净化气旁通管终点连接至预净化输送管气流末端。
[0012]优选地，沿气流方向，三通连接处后预净化气输送管上和第一预净化气旁通管始端均设置有进气阀门。当追求更大燃料电池氢气产能时，关闭预净化气输送管进气阀门，打开第一预净化气旁通管进气阀门；反之，关闭第一预净化气旁通管进气阀门，打开预净化气输送管进气阀门。
[0013]进一步地，变温吸附单元和精脱硫单元之间连有净化气输送管，变温吸附单元设有再生气输送管和再生气输出管，再生气输出管连接至燃料气外输管。
[0014]优选地，净化气输送管上引出自净化气输送管，自净化气输送管连接至再生气输送管，根据产能调节需要，选择自净化气是否作为变温吸附再生用气。
[0015]进一步地，精脱硫单元接出精净化气输送管，精净化气输送管上连接有去变压吸附单元的第一精净化气输送管和去甲烷化、干燥单元的第二精净化气输送管，根据产能调节需要，调整第二解吸气输送管、第一精净化气输送管和第二精净化气输送管的气量。
[0016]优选地，精脱硫单元中净化气依次进行预加氢、一级加氢、一级吸附脱硫、二级加氢、二级吸附脱硫、铜基精脱硫，使精脱硫单元后精净化气中总硫不大于0.02ppmv。
[0017]进一步地，变压吸附单元接出燃料电池氢气外输管和第一解吸气输送管。
[0018]优选地，燃料电池氢气外输管上引出氢气再生输送管，氢气再生输送管连接至再生气输送管，并引出氢气燃料输送管，氢气燃料输送管连接至燃料气外输管，根据产能调节和氢气产品充装需要，选择燃料电池氢气作为产品气或燃料气或变温吸附再生用气。
[0019]优选地，第一解吸气输送管上引出第二解吸气输送管和第三解吸气输送管，第二解吸气输送管连接至解吸气压缩单元，第三解吸气输送管引出燃料气外输管和再生解吸气输送管，再生解吸气输送管连接至再生气输送管，根据产能调节需要，调整第二解吸气输送管中去解吸气压缩单元的解吸气流量，同时选择解吸气作为燃料气或变温吸附再生用气。
[0020]进一步地，解吸气压缩单元接出解吸气输送管，解吸气输送管和第二精净化气输送管连接至第三精净化气输送管，第三精净化气输送管连接至甲烷化、干燥单元。
[0021]优选地，根据管道天然气外输管所需压力确定解吸气压缩机单元出口压力或甲烷化单元操作压力。
[0022]优选地，第三精净化气输送管上设有氢气、一氧化碳、二氧化碳、低碳烃含量的分析点位，根据分析结果得到第三精净化气输送管中气体的氢碳比。
[0023]优选地，第三精净化气输送管中气体的氢碳比为3.0～3.3。
[0024]本专利技术经压缩、预处理后的焦炉煤气经可旁通变换、变温吸附、精脱硫后，一部分
去变压吸附分离得到满足质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气，另一部分与加压后的变压吸附解吸气混合，经甲烷化合成得到管道天然气，通过设置变换旁通管道、改变变温吸附再生气来源、调节去甲烷化解吸气流量，使焦炉煤气中的氢、碳有效组分充分利用，实现燃料电池氢气和管道天然气产能的灵活调节。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的积极效果体现在：
[0026](一)、本专利技术设置变温吸附单元对焦炉煤气的重组分杂质进行吸附，通过加氢脱硫后串联铜基精脱硫使净化后焦炉煤气总硫不大于0.02ppmv，是成功制取燃料电池氢气的关键(燃料电池氢气总硫要求不大于0.004ppmv)；采用多股变温吸附再生气来源，是燃料电池氢气和管道天然气产能调节的关键。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.焦炉煤气制燃料电池氢气和管道天然气的产能调节工艺，其特征在于，该装置包括：压缩、预处理单元(X1)连接或不连接变换单元(X2)后进入变温吸附单元(X3)；从压缩、预处理单元(X1)或变换单元(X2)接出以脱除焦炉煤气中重组分杂质的变温吸附单元(X3)，从变温吸附单元(X3)接出以脱除焦炉煤气中无机硫和有机硫的精脱硫单元(X4)，从精脱硫单元(X4)接出以制取燃料电池氢气的变压吸附单元(X5)，从变压吸附单元(X5)接出以对解吸气进行增压的解吸气压缩单元(X6)，以及从解吸气压缩单元(X6)接出和精净化气输气管(9)气体混合后接至以将一氧化碳和二氧化碳转化为甲烷的甲烷化、干燥单元(X7)；变换单元(X2)为连接有第一预净化气旁通管(3)和第二预净化气旁通管(4)的以将一氧化碳转化为氢气和二氧化碳的单元；焦炉煤气输送管(1)接入压缩、预处理单元(X1)，第三解吸气输送管(14)上连接有燃料气外输管(20)，变压吸附单元(X5)连接有燃料电池氢气外输管(10)，甲烷化、干燥单元(X7)连接有管道天然气外输管(17)。2.根据权利要求1所述的产能调节工艺，其特征在于，压缩、预处理单元(X1)和变温吸附单元(X3)之间连有预净化气输送管(2)，第一预净化气旁通管(3)起点连接至预净化气输送管(2)气流始端，第二预净化气旁通管(4)终点连接至预净化输送管(2)气流末端。3.根据权利要求2所述的产能调节工艺，其特征在于，沿气流方向，预净化气输送管(2)上和第一预净化气旁通管(3)始端均设置有进气阀门；当追求更大燃料电池氢气产能时，关闭预净化气输送管(2)进气阀门，打开第一预净化气旁通管(3)进气阀门；反之，关闭第一预净化气旁通管(3)进气阀门，打开预净化气输送管(2)进气阀门。4.根据权利要求1所述的产能调节工艺，其特征在于，变温吸附单元(X3)和精脱硫单元(X4)之间连有净化气输送管(5)，变温吸附单元(X3)设有再生气输送管(21)和再生气输出管(22)，再生气输出管(22)连接至燃料气外输管(20)；净化气输送管(5)上引出自净化气输送管(6)，自净化气输送管(6)连接至再生气输送管(21)，根据产能调节需要，选择自净化气是否作为变温吸附再生用气。5.根据权利要求1所述的产能调节工艺，其特征在于，精脱硫单元(X...
【专利技术属性】
技术研发人员：李俊宏，汪涛，肖云山，蹇守华，赵洪法，冉世红，郑建川，吴路平，谭建冬，杨先忠，马磊，李雅晴，程牧曦，屈新皓，卿涛，
申请(专利权)人：西南化工研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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